KR100337153B1 - 납땜용 솔더볼의 세척장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 납땜용 솔더볼의 세척장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 히터의 외주에 열전도율이 높은 보호재를 설치하고, 히터가 설치된 케이스의 가열부에는 열전도율이 높은 오일과 같은 전열매체를 충진시켜 히터로서 전열매체의 온도를 상승시켜 이 전열매체에 의해 세척용제를 가열하는 간접 가열방식을 채택함으로써 세척용제 전면에 걸쳐 온도를 서서히 상승시켜 증기를 고르게 발생되도록 하여 세척 효율을 높이며, 정밀한 온도조절의 용이함과 히터의 수명을 연장하여 관리비용의 저하와 생산성을 증대할 수 있는 납땜용 솔더볼의 세척장치에 관한 것이다.

본 발명의 납땜용 솔더볼의 세척장치는 본 발명의 납땜용 솔더볼의 세척장치는 케이스의 최하단에 고온의 열을 발생하는 히터가 설치된 가열부와, 상기 가열부와 완전히 구획되어 솔더볼을 세척하는 세척용제가 유입된 용제저장부와, 상기 용제저장부의 상측 케이스 내벽에 고정 설치되어 솔더볼이 담겨지는 세척용기가 안치되는 안치망과, 상기 안치망의 상측 케이스 내벽에 설치되어 냉각수가 순환되는 냉각파이프가 설치된 냉각부로 이루어진 납땜용 솔더볼의 세척장치에 있어서, 상기 가열부 내에 설치되어 고온의 열을 발생하는 히터의 외주에 열전도율이 높고 부식이 잘 이루어지지 않은 보호재가 설치되고, 상기 가열부 내에는 상기 히터로부터 발열되는 열을 상기 세척용제에 간접 가열방식으로 전달하는 전열매체가 충진된 것에 특징이 있다.

Description

납땜용 솔더볼의 세척장치{An washing apparatus of solder ball for soldering}

본 발명은 납땜용 솔더볼의 세척장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 히터의 외주에 열전도율이 높은 보호재를 설치하고, 히터가 설치된 케이스의 가열부에는 열전도율이 높은 오일과 같은 전열매체를 충진시켜 히터로서 전열매체의 온도를 상승시켜 이 전열매체에 의해 세척용제를 가열하는 간접 가열방식을 채택함으로써 세척용제 전면에 걸쳐 온도를 서서히 상승시켜 증기를 고르게 발생되도록 하여 세척 효율을 높이며, 정밀한 온도조절의 용이함과 히터의 수명을 연장하여 관리비용의 저하와 생산성을 증대할 수 있는 납땜용 솔더볼의 세척장치에 관한 것이다.

최근에 들어 통신장치, 영상장치, 컴퓨터 등 각종 전자기기는 소형화와 고기능화 추세이며, 이러한 기능을 갖도록 하기 위한 전자부품 중의 하나인 집적회로 (IC)를 기판의 표면에 장착하여 임의의 회로를 구성하고 있다.

이러한 집적회로는 도 1의 (가)에서와 같이 칩(Chip)(1)의 외주연에 상기 칩의 보호를 목적으로 하는 패키지(2)를 형성하고, 기역자 형상으로 형성된 리드핀 (3)이 패키지(2) 외부로 설치되는 구조의 절곡형 패키지가 주종을 이루고 있으며, 이러한 절곡형 패키지는 인쇄회로기판(4)에 형성된 유입홈(5)에 리드핀(3)을 삽입 후 납땜함으로써 인쇄회로기판(4)에 장착하고 있다.

그리고 각종 전자기기의 소형화 및 고기능화 요구에 따라 패키지 자체가 경박단소(輕薄短小)화 됨으로써 도 1의 (나)에서와 같이 리드핀(3)을 집적회로와 수평으로 내어 인쇄회로기판(4)의 표면에서 솔더 페이스트(8)를 사용하여 그대로 납땜할 수 있도록 하는 표면실장형 패키지가 수년전 부터 개발 사용되고 있고, 이는인쇄회로기판에 유입홈을 뚫지 않고 기판 전체가 얇아지는 이점이 있으며, 이러한 기술을 표면실장기술(SMT : surface mounting technology)이라 한다.

또한 패키지의 경박단소화로 인한 다핀화와 파인 피치화에 대응하고자 개발된 크와드 플래트 패키지(Quad Flat Package:QFP)에서는 최소 리드 피치가 0.3mm로서 리플로솔더링의 한계가 있고, 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package:TCP)의 경우 0.25mm 피치를 끊어 마무리 실장에 있어서도 패키지의 소형화에 문제점이 드러나고 있다.

따라서 핀 그리드 어레이(Pin Grid Array:PGA)와 플립 칩(Flip Chip) 개념의 장점만을 응용한 것으로 리드를 패키지 아랫 면에 어레이 형상으로 배열한 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array:BGA)와, 이보다 진보된 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package:CSP)가 개발되었으며, 전극 피치를 동일 핀 수의 크와드 플래트 패키지 (QFP)와 비교할 때 50∼60%까지 차지하는 공간을 줄일 수 있고 전기적, 열적수행능력도 크게 향상됨은 물론 300핀 이상의 다핀화에 유리하여 향후 각광 받을 주요 패키지로서 어떤 패키지가 주력으로 사용될 것인가는 종합적인 설계 및 가격, 납땜방법 등에 의해 좌우된다.이와 같은 볼 그리드 어레이(BGA) 또는 칩 스케일 패키지 (CSP)의 표면실장방법은 도 1의 (다)에서와 같이 볼 그리드 어레이 또는 칩 스케일 패키지(9)의 저면전극에 솔더볼(10)을 부착하고, 이 솔더볼(10)이 부착된 패키지 (10)를 인쇄회로기판(4)의 표면에 안착시킨 후 열을 가하여 장착시키게 되는 것이다.

이러한 BGA/CSP용 솔더볼은 가스분무법과, 팁(Tip)을 가열된 오일 또는 플럭스 속에 적하시키는 오일적하법과, 솔더와이어를 일정한 크기로 잘라 가열된 기름 또는 플럭스에 적하시켜 구형화시키는 방법이 사용되고 있고, 이와 같은 방법에 의해 제조되는 솔더볼은 매우 높은 진구도를 유지하여야 할 뿐만 아니라 크기가 일정하여야 것이 필수적인 요건이며, 패키지의 종류에 따라 도 2에서와 같이 다양한 크기(420㎛, 300㎛, 350㎛, 450㎛, 760㎛ 등)의 솔더볼이 제조되고 있다.

따라서 여러 가지 솔더볼 제조방법에 의해 제조되는 솔더볼은 그 표면에 오일 또는 가스가 묻어있게 되며, 이러한 솔더볼은 그대로 사용할 경우 전기전도율 및 접합력이 저하되어 반드시 세척을 필요로 하게 된다.

이러한 솔더볼을 세척하기 위한 종래의 세척장치는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같다.

즉, 도 3a는 종래 납땜용 솔더볼 세척장치의 정단면도이며, 도 3b는 도 3a의 평면도로서, 케이스(10)의 최하단에는 고온의 열을 발생하는 히터(7)가 설치된 가열부(13)와, 상기 가열부(13)의 상부에는 가열부(13)와는 완전히 구획되어 솔벤트와 같은 유기용제로서 솔더볼을 세척하는 세척용제(6)가 유입되어 있는 용제저장부 (12)와, 상기 용제저장부(12)에 존재하는 세척용제(6)와 조정의 간격을 두고 케이스(10) 내벽에 고정 설치되어 솔더볼이 담겨지는 세척용기(4)가 안치되는 안치망 (5)과, 상기 안치망(5)의 상측에는 케이스(10) 내벽에 설치되어 냉각수가 순환되는 냉각파이프(2)가 설치된 냉각부(11)로 구분되어 있으며, 상기 용제저장부(12)는 안치망(5)을 통해 서로 관통되는 구성으로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 종래 납땜용 솔더볼의 세척장치의 동작과정을 설명하면,먼저 도 5에서와 같이 세척용기(4)에 일정량의 솔더볼(20)을 담은 상태에서 안치망 (5) 위에 안치시킨 다음, 가열부(13) 내에 설치된 히터(7)에 전원을 가하게 되면 발열이 이루어져 고온의 열을 발생하게 되며, 이러한 열은 구획벽(1)을 통해 상측에 위치한 용제저장부(12)에 유입되어 있는 솔벤트와 같은 유기용제인 세척용제(6)를 가열시키게 된다.

이 후 일정한 일정한 시간이 경과되어 히터(7)의 발열에 의해 솔벤트와 같은 세척용재는 온도가 상승되어 증기(3)로서 증발되고, 이 증발되는 세척용제(6)가 안치망(5) 위에 배치된 세척용기(4) 내부로 유입됨으로써 세척용제(6)의 증기(3)에 의해 솔더볼(20)을 세척하게 된다.

이때 케이스(10) 내부의 상측으로 상승되는 솔벤트와 같은 유기용제인 세척용제(6)의 증기(3)는 냉각파이프(2)를 순환하는 냉각수에 의한 온도차로 인하여 응축되고, 이 응축된 세척용제(6)는 미도시된 회수구를 통해 다시 용제저장부(12)로 유입되어 재사용된다.

이와 같은 과정으로 솔더볼의 세척이 이루어지는 종래 납땜용 솔더볼 세척장치는 용제저장부에 유입된 솔벤트와 같은 세척용제를 히터로서 직접 가열함에 따라 히터가 근접한 부분의 세척용제는 국부적인 가열에 의해 온도가 빠르게 상승되어 증발이 이루어지게 되나, 히터와 먼 거리에 있는 세척용제의 온도는 상대적으로 늦게 상승됨에 따라 케이스 내부에 증기를 고르게 분포시킬 수 없을 뿐만 아니라 정밀한 온도조절이 어려워 솔더볼의 세척 효율이 저하되는 문제점을 안고 있다.

특히, 히터의 표면부는 급격하게 가열되는 부분이므로 히터 표면에서 유기용제와 오일이 분해 및 유화된 혼합물이 급격하게 국부가열부와 반응하여 물성이 퇴화되어 전체적으로 세정력이 빨리 저하됨에 따라 세정액(유기용제)을 자주 갈아주어야 하며, 또한 용제와 오일의 분해 유화물이 히터 표면에 탄화 고착되어 히터의 열전도도를 떨어뜨림에 따라 히터에 열집중이 발생되어 히터 수명을 단축시키는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 히터의 외주에 열전도율이 높은 보호재를 설치하고, 히터가 설치된 케이스의 가열부에는 열전도율이 높은 오일과 같은 전열매체를 충진시켜 히터로서 충진된 전열매체를 먼저 온도를 상승시킨 다음, 이 전열매체에 의해 솔벤트와 같은 유기용제의 세척용제를 가열하는 간접 가열방식을 채택함으로써 세척용제 전면에 걸쳐 온도를 서서히 상승시켜 증기를 고르게 발생되도록 하여 세척 효율을 높일 뿐만 아니라 정밀한 온도조절의 용이함과 히터의 수명을 연장하여 관리비용의 저하와 생산성을 증대할 수 있도록 한 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명의 납땜용 솔더볼의 세척장치는 케이스의 최하단에 고온의 열을 발생하는 히터가 설치된 가열부와, 상기 가열부와 완전히 구획되어 솔더볼을 세척하는 세척용제가 유입된 용제저장부와, 상기 용제저장부의 상측 케이스 내벽에 고정 설치되어 솔더볼이 담겨지는 세척용기가 안치되는 안치망과, 상기 안치망의 상측 케이스 내벽에 설치되어 냉각수가 순환되는 냉각파이프가 설치된 냉각부로 이루어진 납땜용 솔더볼의 세척장치에 있어서, 상기 가열부 내에 설치되어 고온의 열을 발생하는 히터의 외주에 열전도율이 높고 부식이 잘 이루어지지 않은 보호재가 설치되고, 상기 가열부 내에는 상기 히터로부터 발열되는 열을 상기 세척용제에 간접 가열방식으로 전달하는 전열매체가 충진된 것에 특징이 있다.

도 1은 인쇄회로기판에 패키지가 장착되는 상태의 예시도.

도 2는 크기에 따른 납땜용 솔더볼의 확대도.

도 3a는 종래 납땜용 솔더볼 세척장치의 정단면도.

도 3b는 도 3a의 평면도.

도 4a는 본 발명에 따른 납땜용 솔더볼 세척장치의 정단면도.

도 4b는 도 4a의 측단면도.

도 5는 솔더볼이 세척용기에 담겨진 상태의 예시도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 구획벽 2 : 냉각파이프 3 : 증기

4 : 세척용기 5 : 안치망 6 : 세척용제

7 : 히터 8 : 보호재 9 : 전열매체

10 : 케이스 11 : 냉각부 12 : 용제저장부

13 : 가열부

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 도 4a 내지 도 4b를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 4a는 본 발명에 따른 납땜용 솔더볼 세척장치의 정단면도이며, 도 4b는 도 4a의 측단면도로서, 케이스(10)의 최하단에는 고온의 열을 발생하는 히터(7)가 설치된 가열부(13)가 형성되어 있고, 이 가열부(13)의 상측에는 상기 가열부(13)와는 완전히 구획되어 유기용제인 솔벤트와 같이 솔더볼을 세척하는 세척용제(6)가 유입되어 있는 용제저장부(12)가 구비된다.

그리고 상기 용제저장부(12)에 존재하는 세척용제(6)와는 소정의 간격을 두고 케이스(10) 내벽에 고정 설치되어 솔더볼이 담겨지는 세척용기(4)가 안치되는 안치망(5)이 분해 결합되도록 설치되며, 상기 안치망(5)의 상측에는 케이스(10) 내벽에 설치되어 냉각수가 순환되는 냉각파이프(2)가 설치된 냉각부(11)가 형성되어 있으며, 상기 용제저장부(12)와 냉각부(11)는 안치망(5)을 통해 서로 관통되는 구성으로 이루어져 있다.

또한 상기 가열부(13) 내에 설치되어 고온의 열을 발생하는 히터(7)의 외주에는 열전도율이 높고 부식이 잘 이루어지지 않은 동파이프 등의 보호재(8)가 설치되어 있고, 가열부(13) 내에는 물, 기름, 디페닐, 디페닐에테르와 같은 전열매체(9)로 채워져 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 납땜용 솔더볼 세척장치의 작용관계를 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 5에서와 같이 세척용기(4)에 일정량의 솔더볼(20)을 담은 상태에서 안치망(5) 위에 안치시킨 다음, 가열부(13) 내에 설치된 히터(7)에 전원을 인가하게 되면 발열이 이루어져 고온의 열을 발생하게 되며, 이러한 열은 외주에 설치된 열전도율이 높은 동파이프와 같은 보호재(8)를 통해 열을 발산하게 되고, 상기 보호재(8)를 통해 발산되는 열은 가열부(13) 내에 유입되어 있는 물, 기름, 디페닐, 디페닐에테르와 같은 전열매체(9)의 온도를 상승시키게 된다.

따라서 상기 히터(7)와 보호재(8)로부터 발산되는 열에 의해 전열매체(9)의 온도가 상승되면 가열부(13) 상측에 위치하여 구획벽(1)에 의해 분리된 용제저장부 (12)의 저면을 고르게 온도를 상승시킴으로써 상기 용제저장부(12)에 유입되어 있는 솔벤트와 같은 세척용제(6)를 서서히 가열시키게 되며, 이러한 세척용제(6)의 온도 상승은 전열매체(9)의 온도과 비례적으로 이루어진다.

이 후 일정한 시간이 경과되어 히터(7)와 전열매체(9)에 의해 세척용재(6)의 온도가 상승되면 증기(3)로서 증발되고, 이 증발되는 세척용제(6)가 안치망(5) 위에 배치된 세척용기(4) 내부로 유입됨으로써 세척용제(6)의 증기(3)에 의해 솔더볼 (20)을 세척하게 된다.

이때 케이스(10) 내부의 상측으로 상승되는 세척용제(6)의 증기(3)는 냉각파이프(2)를 순환하는 냉각수에 의한 온도차로 인하여 응축되고, 이 응축된 세척용제(6)는 미도시된 회수구를 통해 다시 용제저장부(12)로 유입되어 재사용된다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 히터의 외주에 열전도율이 높은 보호재를 설치하고, 히터가 설치된 케이스의 가열부에는 열전도율이 높은 오일과 같은 전열매체를 충진시켜 히터로서 충진된 전열매체를 먼저 온도를 상승시킨 다음, 이 전열매체에 의해 솔벤트와 같은 유기용제인 세척용제를 가열하는 간접 가열방식을 채택함으로써 세척용제 전면에 걸쳐 온도를 서서히 상승시켜 증기를 고르게 발생되도록 하여 세척 효율을 높일 뿐만 아니라 정밀한 온도조절의 용이함과 히터의 수명을 연장하여 관리비용의 저하와 생산성을 증대할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 케이스(10)의 최하단에는 고온의 열을 발생하는 히터(7)가 설치된 가열부 (13)와, 상기 가열부(13)와 완전히 구획되어 솔더볼을 세척하는 세척용제(6)가 유입된 용제저장부(12)와, 상기 용제저장부(12)의 상측 케이스(10) 내벽에 고정 설치되어 솔더볼이 담겨지는 세척용기(4)가 안치되는 안치망(5)과, 상기 안치망(5)의 상측 케이스(10) 내벽에 설치되어 냉각수가 순환되는 냉각파이프(2)가 설치된 냉각부(11)로 이루어진 납땜용 솔더볼의 세척장치에 있어서,

   상기 가열부(13) 내에 설치되어 고온의 열을 발생하는 히터(7)의 외주에 열전도율이 높고 부식이 잘 이루어지지 않은 보호재(8)가 설치되고,

   상기 가열부(13) 내에는 상기 히터(7)로부터 발열되는 열을 상기 세척용제 (6)에 간접 가열방식으로 전달하는 전열매체(9)가 충진된 것을 특징으로 하는 납땜용 솔더볼의 세척장치